基于Unity3D服装虚拟博物馆的研究与实践

摘要：基于unity3D引擎和MicrosftVisualStudio开发工具进行交互式设计，搭建B/S架构从而创建具有生态性、互动性和娱乐性的传统服饰虚拟博物馆。运用360度全景、三维互动等多种手法，运行3D扫描等技术对文物进行重建模拟，完整呈现不同时期的服饰特色。

关键词：Unity3D 服装虚拟博物馆

1.建设背景

以国家《教育信息化“十三五”规划》中提出的要应用虚拟仿真等高新技术为指导思想，校企合作共同开发了服装虚拟博物馆，结合VR（虚拟现实）、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，通过虚拟仿真技术还原真实的历史服饰文化素材，按照地域、朝代等细分建设多个特色服装虚拟博物馆，根据史料记载，完整呈现历史背景和服饰特色。将按照朝代细分建设多个特色服装虚拟博物馆，根据史料记载，完整呈现历史背景和服饰特色。历史虚拟博物馆作为教学的辅助工具，不仅为教师教学提供丰富的课程资源，还可以进行拓展探究等学习活动，同时沉浸式体验，提升学生学习兴趣。

2.主要技术

以教育生态理论为指导，坚持以人为本的理念，通过CLO3D和Ayana分别对服饰的结构和面料材质进行解析，从而实现在数字环境中对古代服饰的复原;利用Autodesk3DStudio Ma搭建符合时期的3D博物馆场景和复原物品;基于unity3D引擎和MicrosftVisualStudio开发工具进行交互式设计，通过Web3D技术，搭建B/S架构从而创建具有生态性、互动性和娱乐性的传统服饰虚拟博物馆，把数字化历史模型和历史知识点相结合，把教师指引和学生探索相结合，使学生在沉浸式的历史环境中体验中国历史文化的底蕴，感受中国历史服饰的演变和，开拓视野。

3.虚拟服装博物馆系统结构

本系统采用面向服务（SOA）的多层分布式架构，服务层采用WCF技术，前端交互层采用WEB+Unity的B/S架构;每一层都可以实现独立或者分布式部署，保障系统的高性能、高伸缩性与可扩展性;接口层设计保障系统的开放性;内置安全策略模块保障系统的安全性。系统架构图如下：

4.虚拟服装博物馆模型设计

虚拟服装模型方面，通过三维模型，快速建立初步形态，布线均匀并删除多余的面，以防出现错面、重面、反面、漏面;物体摆放合理物体间距大于2mm;墙体结合处使用吸附捕捉相邻点，优化易出现锯齿的地方;装饰物（如花盆景）尽量使用贴片制作;物体法线朝外，单面物体法线朝向摄像机。

虚拟服装博物馆系统场景设计采用与现实中尺寸1：1建模制作;展馆设计与展示内容来源经过服装行业专家学者考证;确保参观者接触到的服装相关知识准确无误。虚拟服装博物馆系统场景规划为室内外一体;展馆地域上横跨中外;时间上横跨汉、唐、明、清四个朝代。

虚拟服装博物馆系统场馆视觉效果精美，色彩、模型栩栩如生，让参观者能够产生身临其境的感觉。场馆设计为两层虚拟建筑，由博物馆总设计、场馆鸟瞰、首层布置设计、二层布置设计、场馆主入口设计、前台接待大厅设计、分馆展厅布局设计、博物馆展台设计等方面全面设计。

5.系统实现

系统实现包括用户管理系统、服饰模型信息处理系统、数字博物馆管理系统等内容。

用户管理系统：分为注册管理，用户信息管理。注册管理主要是系统供给给普通用户和管理员的信息注册，用户信息管理主要是对于用户信息的查询，修改和删除。

服饰模型信息处理系统：交互层中对数字博物馆中古代服饰的空间信息处理，包括服饰模型的位置信息输入输出，服饰模型的角度信息输入输出，服饰史料知识信息输入输出，服饰模型面料材质信息输入输出，服饰音频信息输入输出。

数字博物馆管理系统：包含角色漫游模块，服饰展示模块，场景更换模块。角色漫游模块中包含用户主动移动模块，路点对路点用户移动模块。服饰展示模块，对服饰穿着结构进行拆分组合。场景更换模块根据用户选择的朝代（夏商周、秦汉、魏晋南北朝、隋唐、宋、元、明、清）博物馆自动对色调，藏品，风格进行调整，让用户感受不同朝代的时代特点。

6.系统测试

测试是分别在PC端和移动端两种环境中进行。选用WINDOWS10和Android等操作系统进行测试。

（1）VR端的测试

自由行走：面对地面右手按手柄按钮，显示蓝色箭头，松开按钮，可行走在前方蓝色圆圈位置。

场馆选择：左手持手柄，放置需要去的场馆位置，按按钮，可跳转至对应场馆。

文物互动：左手持手柄点击交互，可进行换装交互体验，服装可360度旋转查看，右侧可显示图文与走秀交互，手持手柄抓取文物。

（2）移动端的测试

在移动端选择Android系统上对虚拟博物馆的运行效果进行测试，主要測试系统在不同操作系统上运行的效果及流畅性是否一致，以及系统在移动端的自适应程度。

6.小结

虚拟博物馆系统运用目前市面上先进且主流的引擎。打造一个系统安全稳定、成本可控，用户体检流畅、内容新颖丰富、集教学性与趣味性一体的虚拟博物馆系统。让广大师生和社会大众在轻松好玩的氛围中对文化遗产有一个全新的认识。

参考文献：

[1]杨玉婷，康厚良.虚拟博物馆中数字多媒体组件的研究[J].重庆理工大学学报（自然科学），2018，32（06）：193-198.

[2]董宁倩，陈萍，李秋玲，韦晓娟.桂北红色文化在灌阳博物馆装饰中的应用研究[J].家具与室内装饰，2019（09）：94-95.

作者简介：杨晓丽（1980年3月），女，汉族，籍贯：山东省潍坊市人，学历：本科，职称：副教授，研究方向：服装数字化研究、服装传统手工艺。

课题：潍坊市2019年科学技术发展计划项目：基于Unity3D的服装虚拟博物馆的研究与建设（2019GX061）。